Công nghệ nano hiện nay - Thông cáo báo chí: Các nhà khoa học sử dụng nhiệt để tạo ra sự biến đổi giữa Skyrmion và Antiskyrmions

Được xuất bản lại bởi Plato

Người theo dõi: 0

Trang Chủ > Ấn Bản > Các nhà khoa học sử dụng nhiệt để tạo ra sự biến đổi giữa skyrmion và antiskyrmions

Tóm tắt:
Trong một thí nghiệm có thể giúp phát triển các thiết bị điện tử học spin mới với mức tiêu thụ năng lượng thấp, các nhà nghiên cứu từ RIKEN và các cộng tác viên đã sử dụng nhiệt và từ trường để tạo ra các phép biến đổi giữa kết cấu spin—xoáy từ và phản xoáy được gọi là skyrmion và antiskyrmions – trong một tinh thể mỏng thiết bị tấm. Điều quan trọng là họ đã đạt được điều này ở nhiệt độ phòng.

Các nhà khoa học sử dụng nhiệt để tạo ra sự biến đổi giữa skyrmion và antiskyrmions

Wako, Nhật Bản | Đăng vào ngày 12 tháng 2024 năm XNUMX

Skyrmions và antiskyrmions, là những kết cấu tồn tại bên trong các vật liệu từ tính đặc biệt liên quan đến spin của các electron trong vật liệu, là một lĩnh vực nghiên cứu tích cực, vì chúng có thể được sử dụng cho các thiết bị bộ nhớ thế hệ tiếp theo chẳng hạn, với skyrmions hoạt động như một “ bit 1” và antiskyrmions là bit “0”. Trước đây, các nhà khoa học đã có thể di chuyển chúng theo nhiều cách khác nhau và tạo ra sự biến đổi giữa chúng bằng dòng điện. Tuy nhiên, do các thiết bị điện tử hiện tại tiêu thụ năng lượng điện và tạo ra nhiệt thải, nên các nhà nghiên cứu trong nhóm, dẫn đầu bởi Xiuzhen Yu tại Trung tâm Khoa học Vật chất Mới nổi RIKEN, đã quyết định xem liệu họ có thể tìm ra cách tạo ra các biến đổi bằng cách sử dụng gradient nhiệt hay không.

Theo Yu, “Vì khoảng 2/3 năng lượng được sản xuất bởi các nhà máy điện, ô tô, lò đốt rác và nhà máy bị lãng phí dưới dạng nhiệt, chúng tôi nghĩ rằng điều quan trọng là phải cố gắng tạo ra sự biến đổi giữa skyrmions và antiskyrimions—điều mà trước đây đã được thực hiện. sử dụng dòng điện—sử dụng nhiệt.”

Để thực hiện nghiên cứu được công bố trên tạp chí Nature Communications, các nhà nghiên cứu đã sử dụng chùm ion tập trung—một hệ thống chế tạo cực kỳ chính xác—để tạo ra một thiết bị vi mô từ nam châm đơn tinh thể số lượng lớn (Fe0.63Ni0.3Pd0.07)3P, bao gồm sắt, các nguyên tử niken, paladi và phốt pho, sau đó sử dụng kính hiển vi quét Lorentz—một phương pháp tiên tiến để kiểm tra tính chất từ của vật liệu ở quy mô rất nhỏ.

Những gì họ tìm thấy là khi áp gradient nhiệt độ vào tinh thể đồng thời với từ trường, ở nhiệt độ phòng, các antiskyrmion bên trong nó trước tiên biến đổi thành các bong bóng không tôpô - một loại trạng thái chuyển tiếp giữa skyrmions và antiskyrmions - và sau đó thành skyrmions. , khi gradient nhiệt độ tăng lên. Sau đó, chúng vẫn ở cấu hình ổn định dưới dạng skyrmion ngay cả khi gradient nhiệt bị loại bỏ.

Đây là một phát hiện phù hợp với kỳ vọng về mặt lý thuyết, nhưng phát hiện thứ hai đã khiến cả nhóm ngạc nhiên. Theo Fehmi Sami Yasin, một nhà nghiên cứu sau tiến sĩ trong nhóm của Yu, “Chúng tôi cũng ngạc nhiên khi phát hiện ra rằng khi không tác dụng từ trường, gradient nhiệt dẫn đến sự biến đổi từ skyrmion thành phản skyrmions, chất này cũng vẫn ổn định trong vật liệu”.

“Điều rất thú vị về điều này,” ông tiếp tục, “là điều này có nghĩa là chúng ta có thể sử dụng gradient nhiệt – về cơ bản là sử dụng nhiệt thải – để tạo ra sự biến đổi giữa skyrmion và antiskyrmions, tùy thuộc vào việc có áp dụng từ trường hay không. Điều đặc biệt quan trọng là chúng tôi có thể làm được điều này ở nhiệt độ phòng. Điều này có thể mở đường cho một loại thiết bị lưu trữ thông tin mới như thiết bị bộ nhớ không biến đổi sử dụng nhiệt thải.”

Theo Yu, “Chúng tôi rất vui mừng về phát hiện của anh ấy và có kế hoạch tiếp tục công việc của mình để điều khiển skyrmion và antiskymion theo những cách mới và hiệu quả hơn, bao gồm cả việc điều khiển nhiệt của chuyển động phản bầu trời, với mục tiêu chế tạo các thiết bị điện tử nhiệt điện tử thực tế và các thiết bị điện tử học spin khác. có thể được sử dụng trong cuộc sống hàng ngày của chúng ta. Để tạo ra những thiết bị tốt hơn, chúng tôi cần khám phá kỹ lưỡng các thiết kế và hình dạng thiết bị khác nhau.”

####

Để biết thêm thông tin, xin vui lòng bấm vào tại đây

Liên hệ:
Jens Wilkinson
RIKEN
Văn phòng: 81-484-621-424

Nếu bạn có một bình luận, xin vui lòng Liên hệ chúng tôi.

Các tổ chức phát hành tin tức, không phải 7th Wave, Inc. hay Nanotech Now, chỉ chịu trách nhiệm về tính chính xác của nội dung.

Bookmark: